一種轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請公開一種轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控方法和系統(tǒng)，該方法包括：實時獲取包含了轉(zhuǎn)爐噪聲數(shù)據(jù)和氧槍振動數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)爐冶煉數(shù)據(jù)；基于預(yù)先建立的化渣監(jiān)控模型，利用所獲取的轉(zhuǎn)爐冶煉數(shù)據(jù)計算轉(zhuǎn)爐熔池的渣厚；將計算出的渣厚與化渣監(jiān)控模型中包含的噴濺閾值及返干閾值進行比對，判斷比對結(jié)果是否表征將會發(fā)生噴濺或返干，并在比對結(jié)果表征將會發(fā)生噴濺或返干時獲取相對應(yīng)的噴濺信息或返干信息；最后依據(jù)噴濺信息或返干信息制定相應(yīng)的噴濺控制方案或返干控制方案，以對后續(xù)的化渣操作進行指導，實現(xiàn)槍位的平穩(wěn)控制。可見，本申請規(guī)避了人工監(jiān)控方式受制于經(jīng)驗、熟練程度等因素的弊端，提高了化渣狀態(tài)檢測的穩(wěn)定性和準確性，更高程度地保證化渣的平穩(wěn)進行。
【專利說明】一種轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控方法和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于轉(zhuǎn)爐煉鋼【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控方法和系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 化渣是轉(zhuǎn)爐煉鋼中一個關(guān)鍵過程，化渣過程是否平穩(wěn)直接影響到鋼的質(zhì)量與煉鋼 效率，且化渣期間若發(fā)生噴濺或返干現(xiàn)象，會造成原料的嚴重浪費甚至會引發(fā)人員傷亡、設(shè) 備損壞等事故。
[0003] 為保證化渣能夠平穩(wěn)進行，需對化渣過程進行監(jiān)控。傳統(tǒng)采用人工方式實現(xiàn)化渣 監(jiān)控，即具體在化渣過程中由搖爐工通過監(jiān)聽化渣噪聲和觀察爐口火光等來判斷熔池化渣 狀態(tài)，并通過調(diào)整氧槍高度等控制手段來保證化渣的平穩(wěn)，以避免噴濺或返干現(xiàn)象的發(fā)生。 然而，人工監(jiān)控方式由于受制于經(jīng)驗、熟練程度等因素，易導致檢測結(jié)果的穩(wěn)定性和準確性 較低，進而為化渣的平穩(wěn)控制帶來不利影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控方法和系統(tǒng)，以克服上述問 題，提高化渣狀態(tài)檢測的穩(wěn)定性和準確性，進而更高程度地保證化渣的平穩(wěn)進行。
[0005] 為此，本發(fā)明公開如下技術(shù)方案：
[0006] 一種轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控方法，包括：
[0007] 實時獲取轉(zhuǎn)爐冶煉數(shù)據(jù)，所述轉(zhuǎn)爐冶煉數(shù)據(jù)包含化渣噪聲數(shù)據(jù)和氧槍振動數(shù)據(jù)；
[0008] 基于預(yù)先建立的轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型，利用所述化渣噪聲數(shù)據(jù)和氧槍振動數(shù)據(jù)計算 轉(zhuǎn)爐熔池的渣厚，其中，所述轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型包含轉(zhuǎn)爐熔池的渣厚與化渣噪聲聲強特征、 氧槍振動特征之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，還包含用于作為所述渣厚的評測基準的噴濺閾值和返干閾 值；
[0009] 將計算得出的所述渣厚與所述噴濺閾值及所述返干閾值進行比對，產(chǎn)生比對結(jié) 果；
[0010] 判斷所述比對結(jié)果是否表征將會發(fā)生噴濺或返干，并在所述比對結(jié)果表征將會發(fā) 生噴濺或返干時，獲取相應(yīng)的噴濺信息或返干信息；
[0011] 依據(jù)所述噴濺信息或返干信息，制定相應(yīng)的噴濺控制方案或返干控制方案，以為 后續(xù)的化渣平穩(wěn)控制提供指導。
[0012] 上述方法，優(yōu)選的，所述化渣噪聲數(shù)據(jù)包括化渣噪聲的強度及化渣噪聲所處的頻 段，所述氧槍振動數(shù)據(jù)包括氧槍振動的頻率和強度。
[0013] 上述方法，優(yōu)選的，還包括：
[0014] 在所述比對結(jié)果表征將會發(fā)生噴濺或返干時，進行相應(yīng)的噴濺預(yù)警或返干預(yù)警。
[0015] 上述方法，優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)爐冶煉數(shù)據(jù)還包括爐口火焰圖像數(shù)據(jù)。
[0016] 上述方法，優(yōu)選的，還包括：利用所述爐口火焰圖像數(shù)據(jù)對所述轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型 中的噴濺閾值進行校準。
[0017] 上述方法，優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型還包括渣厚與轉(zhuǎn)爐冶煉時的工藝參數(shù) 數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，所述工藝參數(shù)數(shù)據(jù)包括加料數(shù)據(jù)、氧槍操作數(shù)據(jù)、吹氧量和鐵水成 分。
[0018] 一種轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控裝置，包括冶煉數(shù)據(jù)獲取模塊、渣厚獲取模塊、比對模塊、判斷 模塊和控制方案制定模塊，其中：
[0019] 所述冶煉數(shù)據(jù)獲取模塊，用于實時獲取轉(zhuǎn)爐冶煉數(shù)據(jù)，所述轉(zhuǎn)爐冶煉數(shù)據(jù)包含化 渣噪聲數(shù)據(jù)和氧槍振動數(shù)據(jù)；
[0020] 所述渣厚計算模塊，用于基于預(yù)先建立的轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型，利用所述化渣噪聲 數(shù)據(jù)和氧槍振動數(shù)據(jù)計算轉(zhuǎn)爐熔池的渣厚，其中，所述轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型包含轉(zhuǎn)爐熔池的 渣厚與化渣噪聲聲強特征、氧槍振動特征之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，還包括用于作為所述渣厚的評 測基準的噴濺閾值和返干閾值；
[0021] 所述比對模塊，用于將計算得出的所述渣厚與所述噴濺閾值及所述返干閾值進行 比對，產(chǎn)生比對結(jié)果；
[0022] 所述判斷模塊，用于判斷所述比對結(jié)果是否表征將會發(fā)生噴濺或返干，并在所述 比對結(jié)果表征將會發(fā)生噴濺或返干時，獲取相應(yīng)的噴濺信息或返干信息；
[0023] 所述控制方案制定模塊，用于依據(jù)所述噴濺信息或返干信息，制定相應(yīng)的噴濺控 制方案或返干控制方案，以為后續(xù)的化渣平穩(wěn)控制提供指導。
[0024] 上述裝置，優(yōu)選的，還包括：
[0025] 預(yù)警模塊，用于在所述比對結(jié)果表征將會發(fā)生噴濺或返干時，進行相應(yīng)的噴濺預(yù) 警或返干預(yù)警。
[0026] 上述裝置，優(yōu)選的，還包括：
[0027] 模型校準模塊，利用獲取的爐口火焰圖像數(shù)據(jù)對所述轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型中的噴濺 閾值進行校準。
[0028] 綜上，本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控方法和系統(tǒng)，該方法包括：實時獲取包含了 轉(zhuǎn)爐噪聲數(shù)據(jù)和氧槍振動數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)爐冶煉數(shù)據(jù)；基于預(yù)先建立的轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型，利用 所獲取的轉(zhuǎn)爐冶煉數(shù)據(jù)計算轉(zhuǎn)爐熔池的渣厚；將計算出的渣厚與轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型中的的 噴濺閾值及返干閾值進行比對，判斷比對結(jié)果是否表征將會發(fā)生噴濺或返干，并在表征將 會發(fā)生噴濺或返干時獲取相對應(yīng)的噴濺信息或返干信息；最后依據(jù)噴濺信息或返干信息制 定相應(yīng)的噴濺控制方案或返干控制方案，以對后續(xù)的化渣操作進行指導，實現(xiàn)槍位的平穩(wěn) 控制。
[0029] 可見，本發(fā)明規(guī)避了人工監(jiān)控方式受制于經(jīng)驗、熟練程度等因素的弊端，提高了化 渣狀態(tài)檢測的穩(wěn)定性和準確性，進而可更高程度地保證化渣的平穩(wěn)進行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0031] 圖1是本發(fā)明實施例一公開的轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控方法的一種流程圖；
[0032] 圖2(a)是本發(fā)明實施例一公開的平穩(wěn)冶煉的聲強曲線；
[0033] 圖2(b)是本發(fā)明實施例一公開的有噴濺發(fā)生的冶煉過程的聲強曲線；
[0034] 圖2(c)是本發(fā)明實施例一公開的有返干發(fā)生的冶煉過程的聲強曲線；
[0035] 圖3(a)是本發(fā)明實施例一公開的有噴濺發(fā)生的冶煉過程的振動強度曲線；
[0036] 圖3(b)是本發(fā)明實施例一公開的有返干發(fā)生的冶煉過程的振動強度曲線；
[0037] 圖4是本發(fā)明實施例二公開的轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控方法的另一種流程圖；
[0038] 圖5是本發(fā)明實施例三公開的轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控方法的又一種流程圖；
[0039] 圖6(a)是本發(fā)明實施例三公開的吹煉平穩(wěn)時的火焰亮度特征曲線；
[0040] 圖6(b)是本發(fā)明實施例三公開的發(fā)生噴濺的火焰亮度特征曲線；
[0041] 圖7是本發(fā)明實施例五公開的轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042] 圖8是本發(fā)明實施例五公開的轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控裝置的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043] 圖9是本發(fā)明實施例五公開的轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控裝置的又一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044] 圖10是本發(fā)明實施例五公開的化渣監(jiān)控系統(tǒng)的各組成部分的裝配圖；
[0045] 圖11是本發(fā)明實施例五公開的熔池渣厚曲線的繪制示例圖。

【具體實施方式】
[0046] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0047] 實施例一
[0048] 本實施例一公開一種轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控方法，以下對該方法進行說明。
[0049] 轉(zhuǎn)爐在吹煉過程中，會產(chǎn)生很強的化渣噪聲，例如轉(zhuǎn)爐內(nèi)的超音速氧氣流股和未 熔爐渣都會發(fā)出很強的噪聲，這種噪聲在開吹和嚴重返干時（即沒有液體爐渣覆蓋）強度 達到最大，當泡沫渣形成后，在氧槍噴頭以上的泡沫渣吸收了氧氣流股發(fā)出的噪聲，渣層越 厚，吸聲的泡沫渣高度越大，從爐內(nèi)傳出的噪聲強度就越低，因此，轉(zhuǎn)爐吹煉時的化渣噪聲 強度可以間接的反映爐內(nèi)化渣情況。
[0050] 同時，轉(zhuǎn)爐在吹煉過程中，氧槍由于受到其吹出的氧氣流的反作用力、熔渣浮力及 不斷翻滾的熔渣泡沫的沖擊力，而產(chǎn)生振動。爐渣熔化狀態(tài)不同，氧槍受到的作用力也不 同，因此，氧槍的振動頻率與幅值（即強度）也可以反映爐內(nèi)化渣情況。
[0051] 基于此，本發(fā)明預(yù)先建立反映化渣噪聲強度、氧槍振動強度與爐內(nèi)渣厚之間的關(guān) 聯(lián)關(guān)系的轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型，并通過實時的化渣噪聲強度和氧槍振動強度來預(yù)測爐內(nèi)渣 厚。
[0052] 如圖1所示，上述轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控方法包括如下步驟：
[0053] S101 :實時獲取轉(zhuǎn)爐冶煉數(shù)據(jù)，所述轉(zhuǎn)爐冶煉數(shù)據(jù)包含化渣噪聲數(shù)據(jù)和氧槍振動 數(shù)據(jù)。
[0054] 本實施例預(yù)先在轉(zhuǎn)爐的相應(yīng)位置部署用于采集化渣噪聲信號的爐口噪聲信號采 集模塊以及用于采集氧槍振動信號的氧槍振動信號采集模塊。在此基礎(chǔ)上，分別從爐口噪 聲信號采集模塊及氧槍振動信號采集模塊中獲取實時的化渣噪聲數(shù)據(jù)、氧槍振動數(shù)據(jù)。
[0055] 其中，化渣噪聲數(shù)據(jù)包括化渣噪聲的強度及其所處的頻段，所述氧槍振動數(shù)據(jù)包 括氧槍振動的頻率和強度。
[0056] S102 :基于預(yù)先建立的化渣監(jiān)控模型，利用所述化渣噪聲數(shù)據(jù)和氧槍振動數(shù)據(jù)計 算轉(zhuǎn)爐熔池的渣厚，其中，所述化渣監(jiān)控模型包含轉(zhuǎn)爐熔池的渣厚與化渣噪聲聲強特征和 氧槍振動特征之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，還包含用于作為所述渣厚的評測基準的噴濺閾值和返干閾 值。
[0057] 本發(fā)明 申請人:具體在研究化渣噪聲的多頻段音頻特征以及氧槍振動特征與化渣 狀態(tài)之間關(guān)聯(lián)性的基礎(chǔ)上，預(yù)先建立轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型。后續(xù)通過利用該模型計算轉(zhuǎn)爐熔 池的渣厚實時了解轉(zhuǎn)爐的化渣狀態(tài)。
[0058] 首先，研究化渣噪聲的聲強特征與化渣狀態(tài)的關(guān)聯(lián)性。
[0059] 研究表明，轉(zhuǎn)爐噸位越大吹煉過程中發(fā)出的噪聲頻率越低，目前市面上的轉(zhuǎn)爐噸 位各不相同，其特征頻率一般分布在100?500Hz之間，且各類轉(zhuǎn)爐會因爐齡和爐襯變化而 產(chǎn)生噪聲頻段的變化。為此，本實施例中的爐口噪聲信號采集模塊可以同時檢測多個特征 頻段的音頻信號，且在實際應(yīng)用中，爐口噪聲信號采集模塊需從其可以檢測的多個頻段中 選取一個具有較好監(jiān)控效果（能夠較好地反映化渣狀態(tài)）的檢測頻段作為主檢測頻段，后 續(xù)需對主檢測頻段的聲強特征進行精確檢測，同時對與主檢測頻段相鄰的兩個頻段也進行 精確檢測，而對其他頻段聲強特征進行相對粗略的檢測即可。
[0060] 具體地，本實施例以300爐次的冶煉數(shù)據(jù)作為主特征頻段的選擇依據(jù)，計算各頻 段在冶煉前中后三個時期的平均聲強，從中選取平均聲強一致性最好（波動性最小）的兩 個特征頻段，并將兩個特征頻段的聲強表征的噴濺特征與爐口圖像所表示的噴濺特征相比 對，從兩個特征頻段中選擇噴濺特征與爐口圖像所表征的噴濺特征最匹配的一個特征頻段 作為主檢測頻段。由于爐齡和爐襯變化會引起聲音頻段產(chǎn)生變化，為保證監(jiān)控的準確度，需 及時對主檢測頻段進行更換，例如可以在相鄰頻段的聲強特征能夠更為準確地反映化渣狀 態(tài)時，將該相鄰頻段替換原有的主檢測頻段作為新的主檢測頻段，也可以在冶煉一定數(shù)量 的爐次后，例如冶煉2000爐后，重新選擇主檢測頻段。
[0061] 當轉(zhuǎn)爐冶煉平穩(wěn)，化渣良好時，冶煉的聲強曲線比較平穩(wěn)，沒有較大的起伏，如圖 2(a)所示，接下來以圖2(a)中平穩(wěn)冶煉的聲強曲線為基準對化渣過程中發(fā)生噴濺及返干 時的聲強曲線進行研究。
[0062] 選取在380秒左右開始發(fā)生噴濺的爐次ID (Identity，身份標識）7,并以圖2(a) 為參考對該爐次冶煉化渣過程中發(fā)生噴濺的聲強曲線進行分析，如圖2(b)所示，從該圖中 可以看出在360秒左右時聲強曲線開始下降，在400秒時達到最小值，隨后操槍工控制槍 位，噴濺得到控制，聲強曲線上升，且聲強幅值趨于穩(wěn)定，其值穩(wěn)定在3. 8V左右。
[0063] 選取在430秒左右開始發(fā)生返干的爐次ID11，其化渣過程中的聲強曲線請參見圖 2 (c)，其中，聲強從300秒左右開始緩慢上升，400秒上升速度加快并在450秒時達到最大 值，隨后操槍工控制槍位，返干得到控制，聲強曲線下降，且聲強幅值趨于穩(wěn)定，其值穩(wěn)定在 3. 7V左右。
[0064] 接下來，研究氧槍振動與化渣狀態(tài)之間的的關(guān)聯(lián)性。
[0065] 轉(zhuǎn)爐冶煉過程中化渣良好時，氧槍的振動曲線較為平穩(wěn)，本實施例分別選取能夠 表征噴濺的振動頻率Π 以及能夠表征返干的振動頻率f2,并分析發(fā)生噴濺、返干時的振動 特征曲線，為與聲音強度特征進行對比，選取的爐次同樣分別為ID7和ID11。
[0066] 請參見圖3 (a)，3 (a)示出了在380秒左右開始發(fā)生噴濺的爐次ID7的氧槍振動曲 線，從圖中可知，渣位上升導致氧槍振動減弱，振動曲線幅值在350秒左右開始有明顯的降 低，振動特征與圖2 (b)示出的聲強特征變化趨勢一致，但振動特征變化更明顯，更利于對 化渣狀態(tài)進行判斷。
[0067] 圖3(b)示出了 430秒左右開始發(fā)生返干的爐次ID11的氧槍振動曲線，從圖中可 知，當爐內(nèi)渣位降低偏向返干時，氧槍振動增強，振動曲線幅值在420秒左右開始有明顯的 提升，如圖3(b)所示。振動特征與圖2(c)示出的聲強特征變化趨勢一致，均從300秒左右 開始緩慢上升，但聲強特征變化更明顯，更利于對化渣狀態(tài)進行判斷。
[0068] 經(jīng)過大量現(xiàn)場測試及分析研究， 申請人:發(fā)現(xiàn)：當發(fā)生噴濺時，振動特征的變化較之 于聲強特征的變化更為明顯，從而利用振動特征預(yù)測噴濺比聲強特征更迅速；而當發(fā)生返 干時，聲強特征的變化更為明顯，從而利用聲強特征預(yù)測返干比振動特征更迅速。為提高預(yù) 測效率（預(yù)測時間較實際發(fā)生時間越早，預(yù)測效率越高），本發(fā)明將振動特征作為噴濺預(yù)測 的主影響因子，將聲強特征作為返干預(yù)測的主影響因子。
[0069] 基于此，為表征不同特征對噴濺預(yù)測、返干預(yù)測的不同影響度，本實施例在建立轉(zhuǎn) 爐化渣監(jiān)控模型時，將模型分為兩種情況：噴濺預(yù)測情況和返干預(yù)測情況，噴濺預(yù)測情況 中，為氧槍振動強度分配較大的權(quán)重，為化渣噪聲強度分配較小的權(quán)重，將氧槍振動強度作 為化渣狀態(tài)預(yù)測的主影響因素；而在返干預(yù)測情況中，為氧槍振動強度分配較小的權(quán)重，為 化渣噪聲強度分配較大的權(quán)重，將化渣噪聲強度作為化渣狀態(tài)預(yù)測的主影響因素。
[0070] 此外，還需提前設(shè)定作為參考基準的噴濺閾值及返干閾值，當冶煉過程中渣厚達 到噴濺閾值或返干閾值時，即表征即將發(fā)生噴濺或返干。
[0071] 由于本發(fā)明的目的在于提前預(yù)測，并在實際的噴濺、返干發(fā)生前進行槍位控制，使 化渣平穩(wěn)進行。因此所設(shè)定的噴濺閾值需低于實際化渣過程中發(fā)生噴濺時的渣厚臨界值， 所設(shè)定的返干閾值需高于實際化渣過程中發(fā)生返干時的渣厚臨界值，本實施例中，初步對 兩個閾值作出如下設(shè)定：噴濺閾值=實際發(fā)生噴濺時的渣厚臨界值X80%，返干閾值=實 際發(fā)生返干時的渣厚臨界值X 120%。
[0072] 其中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可基于對化渣狀態(tài)預(yù)測效率及預(yù)測準確度的均衡需求，對 噴濺閾值和返干閾值進行自行設(shè)定。
[0073] 在預(yù)先建立了轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型的基礎(chǔ)上，本步驟S102基于所述模型，利用實時 獲取的化渣噪聲數(shù)據(jù)和氧槍振動數(shù)據(jù)計算轉(zhuǎn)爐熔池的實時渣厚。
[0074] S103:將計算得出的所述渣厚與所述噴濺閾值及所述返干閾值進行比對，產(chǎn)生比 對結(jié)果。
[0075] S104 :判斷所述比對結(jié)果是否表征會發(fā)生噴濺或返干，并在所述比對結(jié)果表征會 發(fā)生噴溉或返干時，獲取相應(yīng)的噴溉信息或返干信息。
[0076] 具體地，當所計算出的渣厚大于或等于噴濺閾值時，則表征即將發(fā)生噴濺，當所計 算出的渣厚小于或等于返干閾值時，則表征即將發(fā)生返干。并將當時的渣厚、化渣噪聲數(shù)據(jù) 和氧槍振動數(shù)據(jù)作為噴濺信息或返干信息，為后續(xù)制定控制方案提供依據(jù)。
[0077] S105 :依據(jù)所述噴濺信息或返干信息，制定相應(yīng)的噴濺控制方案或返干控制方案， 以為后續(xù)的化渣平穩(wěn)控制提供指導。
[0078] 本步驟依據(jù)獲取的噴濺信息或返干信息中的渣厚、化渣噪聲數(shù)據(jù)和氧槍振動數(shù)據(jù) 制定控制方案，確定具體需對氧槍槍位進行怎樣的控制、調(diào)整，以有效地指導化渣操作，實 現(xiàn)槍位的平穩(wěn)控制。
[0079] 綜上，本發(fā)明方法包括：實時獲取包含了轉(zhuǎn)爐噪聲數(shù)據(jù)和氧槍振動數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)爐冶 煉數(shù)據(jù)；基于預(yù)先建立的轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型，利用所獲取的轉(zhuǎn)爐冶煉數(shù)據(jù)計算轉(zhuǎn)爐熔池的 渣厚；將計算出的渣厚與轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型中的的噴濺閾值及返干閾值進行比對，判斷比 對結(jié)果是否表征將會發(fā)生噴濺或返干，并在表征將會發(fā)生噴濺或返干時獲取相對應(yīng)的噴濺 信息或返干信息；最后依據(jù)噴濺信息或返干信息制定相應(yīng)的噴濺控制方案或返干控制方 案，以對后續(xù)的化渣操作進行指導，實現(xiàn)槍位的平穩(wěn)控制。
[0080] 可見，本發(fā)明規(guī)避了人工監(jiān)控方式受制于經(jīng)驗、熟練程度等因素的弊端，提高了化 渣狀態(tài)檢測的穩(wěn)定性和準確性，進而可更高程度地保證化渣的平穩(wěn)進行。
[0081] 實施例二
[0082] 本實施例二繼續(xù)對實施例一的轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控方法進行優(yōu)化，請參見圖4,該方法還 包括：
[0083] S106:在所述比對結(jié)果表征將會發(fā)生噴濺或返干時，進行相應(yīng)的噴濺預(yù)警或返干 預(yù)警。
[0084] 本實施例增加對噴濺或返干的預(yù)警，例如通過不同的聲音提示實現(xiàn)噴濺預(yù)警及返 干預(yù)警，可及時通知相關(guān)人員對化渣進行平穩(wěn)控制，以避免噴濺或返干的發(fā)生。
[0085] 實施例三
[0086] 本實施例三進一步對以上公開的轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控方法進行優(yōu)化，該實施例中，獲取 的所述轉(zhuǎn)爐冶煉參數(shù)數(shù)據(jù)還包括爐口火焰圖像數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，如圖5所示，上述方法還 包括：
[0087] S107:利用所述爐口火焰圖像數(shù)據(jù)對所述轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型中的噴濺閾值進行校 準。
[0088] 為保證轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型能夠準確地反映渣厚狀態(tài)，需對該模型進行動態(tài)調(diào)整、 校準，本實施例采用轉(zhuǎn)爐爐口火焰信息對其進行校準。
[0089] 具體地， 申請人:經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：爐口火焰在冶煉的前中后期會呈現(xiàn)不同的亮度特征， 且在發(fā)生噴濺時火焰亮度會瞬時增強，因此，通過實時分析火焰圖像亮度特征可以計量噴 濺強度等級，并可動態(tài)調(diào)整轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型中的噴濺閾值，提高化渣狀態(tài)預(yù)測準確率。
[0090] 本實施例在相應(yīng)位置部署圖像采集模塊，并從圖像采集模塊中獲取實時的爐口火 焰信息。
[0091] 申請人:預(yù)先提取發(fā)生噴濺時的火焰亮度特征，并通過將提取的特征與對應(yīng)時刻正 常冶煉情況下的火焰亮度特征進行比較，來研究火焰亮度特征與化渣狀態(tài)的關(guān)聯(lián)性。圖 6(a)示出了吹煉平穩(wěn)時的火焰亮度特征曲線，從圖中可以看出：隨著轉(zhuǎn)爐冶煉過程的進 行，亮度特征強度逐漸增加，當接近終點時，采集的特征曲線會急劇下降，這與吹煉各個階 段碳氧反應(yīng)規(guī)律是一致的。圖6(b)所示爐次在300-400秒之間發(fā)生兩次噴濺，通過與6(a) 的曲線進行對比可知，6 (b)所示爐次在發(fā)生噴濺時，其亮度特征隨之發(fā)生突變，亮度瞬間激 增，本實施例基于圖像分析標記噴濺次數(shù)和爐次，并依據(jù)所標記數(shù)據(jù)對火焰亮度特征與化 渣狀態(tài)的關(guān)聯(lián)性進行進一步研究。
[0092] 在此基礎(chǔ)上，當上述模型的準確度不達標時，利用轉(zhuǎn)爐爐口火焰信息對上述模型 中的噴濺閾值進行校準，保證該模型具有較高的準確度。
[0093] 本實施例通過利用轉(zhuǎn)爐爐口火焰信息對轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型進行動態(tài)校準，保證了 轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型具有較高的準確度，從而提高了噴濺的預(yù)警準確度。
[0094] 實施例四
[0095] 由于轉(zhuǎn)爐冶煉時的加料數(shù)據(jù)、氧槍操作數(shù)據(jù)、吹氧量數(shù)據(jù)、鐵水成分數(shù)據(jù)等工藝參 數(shù)據(jù)會對渣厚產(chǎn)生影響，本實施例四將轉(zhuǎn)爐冶煉時的工藝參數(shù)作為參考數(shù)據(jù)引入轉(zhuǎn)爐化渣 監(jiān)控模型，從而后續(xù)可依據(jù)化渣噪聲特征、氧槍振動特征和爐口火焰圖像特征，并結(jié)合工藝 參數(shù)對化渣狀態(tài)進行預(yù)測。
[0096] 本實施例四利用工藝參數(shù)數(shù)據(jù)對轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型進行了優(yōu)化，進一步提高了該 模型對化渣狀態(tài)進行預(yù)測的準確度。
[0097] 實施例五
[0098] 本實施例公開一種轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控裝置，該系統(tǒng)與以上各實施例公開的轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān) 控方法相對應(yīng)。
[0099] 請參見圖7,相應(yīng)于實施例一，轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控裝置包括冶煉數(shù)據(jù)獲取模塊100、渣 厚獲取模塊200、比對模塊300、判斷模塊400和控制方案制定模塊500。
[0100] 冶煉數(shù)據(jù)獲取模塊100,用于實時獲取轉(zhuǎn)爐冶煉數(shù)據(jù)，所述轉(zhuǎn)爐冶煉數(shù)據(jù)包含化渣 噪聲數(shù)據(jù)和氧槍振動數(shù)據(jù)。
[0101] 渣厚計算模塊200,用于基于預(yù)先建立的轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型，利用所述化渣噪聲數(shù) 據(jù)和氧槍振動數(shù)據(jù)計算轉(zhuǎn)爐熔池的渣厚，其中，所述轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型包含轉(zhuǎn)爐熔池的渣 厚與化渣噪聲聲強特征和氧槍振動特征之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，還包含用于作為所述渣厚的評測 基準的噴濺閾值和返干閾值。
[0102] 比對模塊300,用于將計算得出的所述渣厚與所述噴濺閾值及所述返干閾值進行 比對，產(chǎn)生比對結(jié)果。
[0103] 判斷模塊，用于判斷所述比對結(jié)果是否表征將會發(fā)生噴濺或返干，并在所述比對 結(jié)果表征將會發(fā)生噴濺或返干時，獲取相應(yīng)的噴濺信息或返干信息。
[0104] 控制方案制定模塊，用于依據(jù)所述噴濺信息或返干信息，制定相應(yīng)的噴濺控制方 案或返干控制方案，以為后續(xù)的化渣平穩(wěn)控制提供指導。
[0105] 相應(yīng)于實施例二，如圖8所示，上述方法還包括預(yù)警模塊600,該模塊用于在所述 比對結(jié)果表征將會發(fā)生噴濺或返干時，進行相應(yīng)的噴濺預(yù)警或返干預(yù)警。
[0106] 相應(yīng)于實施例三，如圖9所示，上述方法還包括模型校準模塊700,該模塊用于利 用獲取的爐口火焰圖像數(shù)據(jù)對所述轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型中的噴濺閾值和返干閾值進行校準。
[0107] 對于本發(fā)明實施例五公開的轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控裝置而言，由于其與以上各實施例公開 的轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)相似之處請參見以上各實施例中 轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控方法部分的說明即可，此處不再詳述。
[0108] 接下來，繼續(xù)公開本發(fā)明方法或系統(tǒng)的一應(yīng)用示例。
[0109] 本示例具體公開一個基于本發(fā)明的化渣監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括聲音信號采集模 塊、振動信號采集模塊、圖像采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及控制模塊。
[0110] 爐口噪聲采集模塊由高靈敏度采音模塊、多頻段音頻分析儀和智能吹掃模塊組 成。其中，高靈敏度采音模塊用于在轉(zhuǎn)爐化渣過程中采集化渣噪聲信號；多頻段音頻分析儀 可以同時檢測高靈敏度采音模塊的4-8個特征頻段的音頻信號，以全面覆蓋各類轉(zhuǎn)爐在爐 齡和爐襯變化時引起的聲音頻段變化，從根本上解決轉(zhuǎn)爐在使用幾個月后，由于爐齡和爐 襯變化導致噪聲特征頻段變化進而引起預(yù)警準確率降低的問題；智能吹掃模塊與轉(zhuǎn)爐系統(tǒng) 實時連接，在每爐冶煉結(jié)束后及濺渣操作時對高靈敏度采音模塊進行吹掃，有效減輕工人 的維護強度和提高設(shè)備的可靠性。
[0111] 氧槍振動信號采集模塊包括加速度傳感器和振動信號分析儀，其中，加速度傳感 器用于檢測并采集氧槍振動信號，其采用便攜式機械保護裝置，規(guī)避了因傳感器安裝方式 原因而導致振動信號存在偏差的問題，同時延長了傳感器的使用壽命；振動信號分析儀對 加速度傳感器所檢測的氧槍振動信號進行濾波、放大和選頻。
[0112] 火焰圖像采集模塊包括鏡頭、彩色CCD (Charge-coupled Device,電荷稱合元件） 傳感器和圖像采集卡。其中，鏡頭用于捕捉火焰圖像；彩色CCD傳感器用于對鏡頭捕捉的火 焰圖像進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為數(shù)字化的圖像信息；圖像采集卡用于獲取彩色CCD傳感器中 的數(shù)字化圖像信息并對其進存儲。火焰圖像采集模塊實時采集、提取火焰圖像，若出現(xiàn)噴濺 則圖像亮度會瞬時突變，通過突變值的大小可以計量噴濺強度的等級、記錄該爐次數(shù)據(jù)并 反饋給轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型，對該模型中噴濺閾進行校準。
[0113] 數(shù)據(jù)處理模塊用于對爐口噪聲采集模塊、振動信號采集模塊及圖像采集模塊采集 的數(shù)據(jù)進行處理，并利用預(yù)先建立的化渣監(jiān)控模型對爐內(nèi)渣厚進行預(yù)測。
[0114] 控制模塊，即工控機，用于對以上各模塊進行集中控制，使各個模塊相互協(xié)調(diào)、配 合，實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的采集、處理以及渣厚預(yù)測。
[0115] 如圖10所示，該示例裝置中的高靈敏度采音模塊1具體安裝在轉(zhuǎn)爐擋火墻2上， 火焰圖像采集模塊包括的(XD傳感器3及圖像采集卡4安裝于主控室觀察窗上方，兩個加 速度傳感器5分別安裝在A、B氧槍6上（兩個氧槍一個處于工作狀態(tài)，一個處于備用狀態(tài)， 圖中僅顯示一個氧槍及一個加速度傳感器）；多頻段音頻分析儀7、振動信號分析儀8和工 控機9安裝在主控室中，并從主控室中接入轉(zhuǎn)爐PLC(Programmable Logic Controller,可 編程邏輯控制器）信號和轉(zhuǎn)爐數(shù)據(jù)庫信號。
[0116] 本示例裝置還將轉(zhuǎn)爐冶煉時的加料數(shù)據(jù)、氧槍操作數(shù)據(jù)、吹氧量數(shù)據(jù)、鐵水成分數(shù) 據(jù)等工藝參數(shù)數(shù)據(jù)作為參考數(shù)據(jù)引入所建立的化渣監(jiān)控模型。在此基礎(chǔ)上，基于已建立的 模型并利用采集的的化渣噪聲數(shù)據(jù)、氧槍振動數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)數(shù)據(jù)等預(yù)測渣厚趨勢，并在相 應(yīng)的坐標空間中繪制熔池渣厚曲線同時將其顯示在顯示屏上供技術(shù)人員進行查看，該坐標 空間中還繪制了噴濺預(yù)警線（對應(yīng)噴濺閾值）和返干預(yù)警線（對應(yīng)返干閾值），如圖11所 示，從該圖中可知，渣厚趨勢曲線穩(wěn)定，沒有越過噴濺與返干預(yù)警線，從而對應(yīng)的爐次在冶 煉過程中未發(fā)生噴濺和返干。
[0117] 經(jīng)過驗證，本示例裝置的噴濺反應(yīng)準確率> 90%，返干反應(yīng)準確率> 95%，預(yù)警 時間10秒以上（即預(yù)報時間早于實際發(fā)生時間至少10秒），具體地，采用聲強特征作為預(yù) 報返干的主影響因子，預(yù)警時間在15秒以上；采用振動特征作為預(yù)報噴濺的主影響因子， 預(yù)警時間在10秒以上，可以有效指導化渣操作，實現(xiàn)槍位的平穩(wěn)控制。相應(yīng)的指標數(shù)值請 見表1所示。
[0118] 表 1
[0119]

【權(quán)利要求】
1. 一種轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控方法，其特征在于，包括： 實時獲取轉(zhuǎn)爐冶煉數(shù)據(jù)，所述轉(zhuǎn)爐冶煉數(shù)據(jù)包含化渣噪聲數(shù)據(jù)和氧槍振動數(shù)據(jù)； 基于預(yù)先建立的轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型，利用所述化渣噪聲數(shù)據(jù)和氧槍振動數(shù)據(jù)計算轉(zhuǎn)爐 熔池的渣厚，其中，所述轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型包含轉(zhuǎn)爐熔池的渣厚與化渣噪聲聲強特征、氧槍 振動特征之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，還包含用于作為所述渣厚的評測基準的噴濺閾值和返干閾值； 將計算得出的所述渣厚與所述噴濺閾值及所述返干閾值進行比對，產(chǎn)生比對結(jié)果； 判斷所述比對結(jié)果是否表征將會發(fā)生噴濺或返干，并在所述比對結(jié)果表征將會發(fā)生噴 濺或返干時，獲取相應(yīng)的噴濺信息或返干信息； 依據(jù)所述噴濺信息或返干信息，制定相應(yīng)的噴濺控制方案或返干控制方案，以為后續(xù) 的化渣平穩(wěn)控制提供指導。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述化渣噪聲數(shù)據(jù)包括化渣噪聲的強度 及化渣噪聲所處的頻段，所述氧槍振動數(shù)據(jù)包括氧槍振動的頻率和強度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括： 在所述比對結(jié)果表征將會發(fā)生噴濺或返干時，進行相應(yīng)的噴濺預(yù)警或返干預(yù)警。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)爐冶煉數(shù)據(jù)還包括爐口火焰圖像 數(shù)據(jù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括：利用所述爐口火焰圖像數(shù)據(jù)對所 述轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型中的噴濺閾值進行校準。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型還包括渣厚與轉(zhuǎn) 爐冶煉時的工藝參數(shù)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，所述工藝參數(shù)數(shù)據(jù)包括加料數(shù)據(jù)、氧槍操作數(shù) 據(jù)、吹氧量和鐵水成分。
7. -種轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控裝置，其特征在于，包括冶煉數(shù)據(jù)獲取模塊、渣厚獲取模塊、比對 模塊、判斷模塊和控制方案制定模塊，其中： 所述冶煉數(shù)據(jù)獲取模塊，用于實時獲取轉(zhuǎn)爐冶煉數(shù)據(jù)，所述轉(zhuǎn)爐冶煉數(shù)據(jù)包含化渣噪 聲數(shù)據(jù)和氧槍振動數(shù)據(jù)； 所述渣厚計算模塊，用于基于預(yù)先建立的轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型，利用所述化渣噪聲數(shù)據(jù) 和氧槍振動數(shù)據(jù)計算轉(zhuǎn)爐熔池的渣厚，其中，所述轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型包含轉(zhuǎn)爐熔池的渣厚 與化渣噪聲聲強特征、氧槍振動特征之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，還包括用于作為所述渣厚的評測基 準的噴濺閾值和返干閾值； 所述比對模塊，用于將計算得出的所述渣厚與所述噴濺閾值及所述返干閾值進行比 對，產(chǎn)生比對結(jié)果； 所述判斷模塊，用于判斷所述比對結(jié)果是否表征將會發(fā)生噴濺或返干，并在所述比對 結(jié)果表征將會發(fā)生噴濺或返干時，獲取相應(yīng)的噴濺信息或返干信息； 所述控制方案制定模塊，用于依據(jù)所述噴濺信息或返干信息，制定相應(yīng)的噴濺控制方 案或返干控制方案，以為后續(xù)的化渣平穩(wěn)控制提供指導。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，還包括： 預(yù)警模塊，用于在所述比對結(jié)果表征將會發(fā)生噴濺或返干時，進行相應(yīng)的噴濺預(yù)警或 返干預(yù)警。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，還包括： 模型校準模塊，利用獲取的爐口火焰圖像數(shù)據(jù)對所述轉(zhuǎn)爐化渣監(jiān)控模型中的噴濺閾值 進行校準。
【文檔編號】C21C5/46GK104087707SQ201410369416
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】田陸, 何濤燾 申請人:湖南鐳目科技有限公司